景 嘉（春秋航空股份有限公司， 上海 200050）

0 引 言

城市建設(shè)的快速發(fā)展使得土地資源日趨緊張，尤其是在上海等一線城市中，新開發(fā)項(xiàng)目周邊往往面臨著既有建筑、地鐵隧道以及各種管線等復(fù)雜環(huán)境。為確保周邊環(huán)境及基坑安全，復(fù)雜周邊環(huán)境下基坑開挖引起的變形控制顯得尤為重要。目前國(guó)內(nèi)外許多研究人員利用數(shù)值模擬的方法對(duì)基坑開挖引起的周邊環(huán)境變形特性進(jìn)行分析，如毛朝輝等人利用數(shù)值分析研究基坑開挖對(duì)其下方隧道的影響[1]，然而相較于理論分析，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際埋設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位更能夠綜合考慮各種因素帶來(lái)的影響，實(shí)時(shí)反饋基坑及周邊環(huán)境的安全性，是研究基坑施工影響下周邊環(huán)境變形規(guī)律的一種重要手段[2-4]。

深基坑工程具有一定的區(qū)域特性[5]，春秋航空總部辦公樓項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“本項(xiàng)目”）周邊有地鐵隧道、人行地道、高架橋以及地下管線等不利因素。本文以本項(xiàng)目為例，介紹復(fù)雜周邊環(huán)境情況下深基坑設(shè)計(jì)、施工管理以及周邊環(huán)境專項(xiàng)保護(hù)措施，對(duì)基坑及周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為該地區(qū)其他類似工程提供指導(dǎo)和借鑒。

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概況及周邊環(huán)境

本項(xiàng)目坐落于上海市長(zhǎng)寧區(qū)虹橋機(jī)場(chǎng)東片區(qū)，用地面積約為12 447.2 m2，總建筑面積約為42 993 m2，地上7層，地下3層，屬于多層辦公樓建筑。其中工程地基基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，基坑總面積約為6 675 m2，開挖深度達(dá)17 m。受場(chǎng)地下方貫穿軌道交通10號(hào)線隧道影響，基坑分N區(qū)、S1區(qū)和S2區(qū)三個(gè)區(qū)域進(jìn)行開挖，10號(hào)線區(qū)間隧道埋深為17.3 m，距南北側(cè)基坑開挖邊線約9 m；友樂(lè)路地道埋深約為5.35 m～6.35 m，距N區(qū)開挖邊線最近約11.2 m，虹橋路機(jī)場(chǎng)高架柱墩距N區(qū)開挖邊線最近33 m。此外，場(chǎng)地周邊還有若干市政道路和大量市政管線。

1.2 水文地質(zhì)情況

地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，本項(xiàng)目地基土以黏性土、粉土和砂土為主，表層分布有雜填土。場(chǎng)地潛水水位約為1.95 m～ 2.44 m，基坑開挖范圍內(nèi)主要以黏性土為主，該土層含水量高、滲透性差，疏干降水難度大。施工現(xiàn)場(chǎng)承壓水水頭約為3 m～12 m, 在第⑤2-1層、第⑤2-2層、第⑧2層、第⑨層廣泛分布，且各個(gè)承壓含水層彼此連通，組成復(fù)合型巨厚承壓水層，止水帷幕難以截?cái)嗾麄€(gè)含水組層，基坑開挖期間須根據(jù)承壓水水位變化情況采取降壓措施。

2 設(shè)計(jì)和施工管理

為保障基坑在開挖過(guò)程中自身及周邊環(huán)境安全，本項(xiàng)目在基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工管理上采取了一定的措施。具體措施如下。

（1）圍護(hù)設(shè)計(jì)。圍護(hù)設(shè)計(jì)采用地下連續(xù)墻（以下簡(jiǎn)稱“地連墻”）＋支撐體系，同時(shí)地連墻作外墻使用。地連墻厚1 m，外圍地連墻墻深41 m，采用十字鋼板止水接頭的剛性連接方式。為防止地連墻出現(xiàn)冷縫，地連墻兩側(cè)各設(shè)置一排三軸攪拌樁進(jìn)行加固，同時(shí)在被動(dòng)區(qū)域加固土體與三軸攪拌樁之間采用高壓旋噴樁進(jìn)行填充。

（2）支撐體系。本項(xiàng)目基坑N區(qū)設(shè)四道支撐，中部首道采用C35混凝土支撐，下三道采用鋼支撐，兩側(cè)采用四道C35混凝土支撐，水平鋼支撐可施加軸力補(bǔ)償，豎向?yàn)殇摳駱?gòu)柱。

（3）降水井設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，現(xiàn)場(chǎng)共布置疏干井20口，承壓井18口，采取真空深井降水系統(tǒng)，坑外布置應(yīng)急回灌井36口。基坑施工期間，采用淺井疏干、深井減壓的降水方法加坑外深部承壓水回灌的措施，使坑外地下水達(dá)到平衡。

（4）土方開挖及支撐施工管理?，F(xiàn)場(chǎng)分N區(qū)、S1區(qū)和S2區(qū)三個(gè)基坑順序開挖，采用順作法施工，現(xiàn)場(chǎng)須待降水條件以及上道支撐強(qiáng)度滿足要求后再進(jìn)行下層土方開挖，開挖過(guò)程中應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)情況適時(shí)優(yōu)化施工順序。本項(xiàng)目支撐包含混凝土支撐和鋼支撐，就混凝土支撐施工而言，需對(duì)其鋼筋、模板、混凝土澆筑分項(xiàng)工程進(jìn)行有效管理，鋼支撐伺服動(dòng)力首次加載采用分級(jí)加載方式，軸力調(diào)整以基坑圍護(hù)變形為主要依據(jù)。

3 基坑開挖與周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

3.1 施工工況

本文選取本項(xiàng)目N區(qū)從基坑開挖至第三道支撐拆除期間進(jìn)行分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際共劃為13個(gè)工況。具體工況劃分，如表1所示。

表1 N區(qū)基坑施工工況

3.2 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)及保護(hù)

為確保基坑安全，開挖過(guò)程中地連墻水平側(cè)向位移累積量要求小于60 mm，單日變化量小于3 mm?；又苓吶诵械氐馈⒏呒軜蚝娃k公大樓屬于重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，地道豎向變形控制日變量小于2 mm，累計(jì)變量小于20 mm；辦公大樓建筑結(jié)構(gòu)豎向變形控制日變量小于2 mm（連續(xù)2 d），累計(jì)變量小于20 mm；高架立柱豎向變形控制日變量小于2 mm，累計(jì)位移量小于10 mm，施工期間嚴(yán)禁重荷載堆放于需保護(hù)的建（構(gòu)）筑物一側(cè)。根據(jù)上海市市政工程管理局發(fā)布的《上海市地鐵沿線建筑施工保護(hù)地鐵技術(shù)管理暫行規(guī)定》，水平和豎向累計(jì)位移均應(yīng)小于10 mm。根據(jù)此規(guī)定，本項(xiàng)目要求地鐵上部地表累計(jì)位移小于15 mm，單日變化量小于2 mm。

4 實(shí)測(cè)分析

4.1 地連墻側(cè)向變性分析

考慮到基坑變形存在一定的空間效應(yīng)，分別在基坑中部和角部選取CX1、CX7、CX10和CX23四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，其中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX10為距地鐵隧道較遠(yuǎn)的基坑中部監(jiān)測(cè)點(diǎn)，CX23為靠近地鐵一側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。分析階段為從基坑第二道支撐設(shè)置完成至基坑大底板混凝土澆筑完成。監(jiān)測(cè)結(jié)果，如圖1所示。

據(jù)圖1可知，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)墻體測(cè)斜位移隨著基坑開挖逐漸增加，且最大位移量不斷下移，最大位移量始終處于基坑開挖面下方鄰近位置，地連墻的水平位移曲線整體上呈“大肚型”。

圖1 典型位置地連墻側(cè)向變形曲線

基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX10最大位移量為55.1 mm，臨近監(jiān)測(cè)報(bào)警值，監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX7位于基坑角部，最大位移量為30.9 mm，明顯小于CX10監(jiān)測(cè)值，這也進(jìn)一步印證了基坑在開挖時(shí)變形存在一定的空間效應(yīng)。靠近地鐵一側(cè)基坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)域土體進(jìn)行了一定的加固，并對(duì)鋼支撐施加軸力補(bǔ)償，基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX23最大水平位移為36.1 mm，相較于CX10最大位移量減少約40%，這說(shuō)明地鐵隧道的變形在根本上得到了有效控制。

4.2 人行地道及其上方地表道路變形分析

基坑施工期間人行地道沉降和人行地道上方地表沉降觀測(cè)結(jié)果，如圖2所示。

圖2 人行地道及其上方地表沉降曲線

觀測(cè)結(jié)果表明，僅距離基坑最近的觀測(cè)點(diǎn)DD6變形較大，且隨基坑開挖深度增加，變形逐步增大，最大值為12.1 mm，在第三層土方開挖完成后趨于穩(wěn)定，基坑支撐拆除階段略有回升，其他位置幾乎無(wú)影響，總體上處于可控狀態(tài)。

人行地道上方地表道路沉降觀測(cè)點(diǎn)DB8-1至DB8-6按距基坑由近到遠(yuǎn)進(jìn)行布置，由圖2可知，1倍于基坑深度范圍內(nèi)路面豎向位移較大，最大沉降為17.4 mm，距離基坑邊線2倍開挖深度范圍外時(shí)，幾乎不受影響，同一工況地表沉降值要大于下方人行地道沉降值。這表明間接監(jiān)測(cè)方法要比直接監(jiān)測(cè)得出的結(jié)果大一些。

4.3 鄰近高架橋立柱變形分析

基坑附近的虹橋路高架橋立柱豎向位移變化曲線，如圖3所示。

圖3 高架橋立柱豎向變形曲線

本項(xiàng)目選取8個(gè)立柱柱墩進(jìn)行觀測(cè)。結(jié)果表明，隨著基坑開挖深度增加，高架橋立柱豎向位移呈小范圍波動(dòng)，其中最大沉降值為3.9 mm，部分時(shí)段出現(xiàn)小幅隆起。高架橋立柱更加關(guān)注的是差異化沉降，據(jù)圖3可知，高架立柱最大差異沉降發(fā)生在基坑第二層土方開挖時(shí)，差值僅為5 mm，這表明基坑開挖期間對(duì)鄰近高架橋的穩(wěn)定性影響很小。

4.4 相鄰地鐵區(qū)間隧道變形分析

地鐵隧道表面豎向位移變化曲線，如圖4所示。

圖4 地鐵隧道表面豎向沉降變化曲線

區(qū)間隧道頂部埋深約為17.3 m，基本與基坑開挖底部持平，由于地鐵隧道表面不易布設(shè)直接觀測(cè)點(diǎn)，本次監(jiān)測(cè)利用地鐵上部地表進(jìn)行間接觀測(cè)，其中DB10-1至DB10-6以及DB11-1至DB11-6按距基坑由近至遠(yuǎn)進(jìn)行布置，點(diǎn)位間距5 m左右。由圖4觀測(cè)結(jié)果可以看出，基坑在臨近基底的第四層土方開挖時(shí)，出現(xiàn)了較大的突變沉降，最大沉降值為15.9 mm，出現(xiàn)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB10-3，略微超過(guò)監(jiān)測(cè)報(bào)警值，后續(xù)逐漸趨于穩(wěn)定；部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)位在基坑支撐拆除后結(jié)構(gòu)施工時(shí)沉降值有小幅回升，最大沉降值為18.1 mm，基本上處于可控狀態(tài)。后續(xù)應(yīng)當(dāng)注意在距離地鐵隧道較近的基坑現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，要密切關(guān)注監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，開挖至下層土方時(shí)根據(jù)需要可加大觀測(cè)頻率，合理安排現(xiàn)場(chǎng)施工，減少基坑暴露，基坑支撐拆除后及時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工。

5 結(jié) 語(yǔ)

本項(xiàng)目周邊施工環(huán)境復(fù)雜，且基坑底部與相鄰地鐵隧道頂部持平。為保障基坑以及周邊環(huán)境在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性，項(xiàng)目基坑在設(shè)計(jì)時(shí)充分預(yù)估深基坑施工對(duì)周邊環(huán)境附加的變形影響，對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型、基坑加固形式、基坑支撐體系和基坑降水方式進(jìn)行了系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，并對(duì)基坑及周邊進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)基本符合要求，但地鐵隧道上部地表沉降略微超過(guò)報(bào)警值。這說(shuō)明基坑支護(hù)設(shè)計(jì)基本滿足要求，但應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)與基坑施工較近的地鐵隧道的專項(xiàng)保護(hù)工作，嚴(yán)格進(jìn)行施工管理，同時(shí)改善地鐵隧道變形位移的觀測(cè)方法，使其能夠更加科學(xué)、直接地反映地鐵隧道在基坑施工過(guò)程中的變化規(guī)律。